为科技创新提供可靠的网络计算平台

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/03/29 10:33:58
8844.43米!2005年10月9日中国向世界宣布了珠穆朗玛峰的高度。这是中国继1975年之后第二次测量珠峰高程。
“技术方法先进,数据成果可靠,实现了迄今为止对珠峰高程最为精确的测量。”专家对珠峰新高程数据做出了高度评价。殊不知,测量数据的分析和比较利用了中国国家网格的高性能计算机资源。中国国家网格已经实现了全国范围内的计算资源共享、数据共享和协同工作,为科技创新构建一个强大可靠的网络计算平台。
把分散的资源联起来
在黑夜里仰望长空,总是令人浮想联翩。神秘的天体是如何运动的?是否存在地外文明?美国和德国科学家利用超级计算机求解爱因斯坦相对论方程,并模拟出了天体的运动规律;美国加州伯克利分校的太空科学实验室第一个通过大规模并行计算,建立了来自其他宇宙文明社会电波信号的灵敏搜索。
人类距离未知世界又接近了一步,而科学家的得力助手就是网格。
天体观测研究需要很大的计算能力,其计算量不是普通单台超级计算机所能承受的,必须借助网格环境将计算任务分解到多台超级计算机上;另一方面,天体运动研究是一个系统工程,需要天文学家、物理学家、数学家和计算机专家的共同参与,而网格平台能够使分布在各地的、不同专业背景的研究人员进行紧密协作。
网格的应用发轫于需要极强运算能力的学术界。它是近年来从广域网络计算发展而来的一种技术,它把互联网从通讯和信息交互的平台提升到资源共享和协同工作,被认为是第三代互联网。英美等国在网格基础研究方面投入巨大,国际信息技术领域正在酝酿互联网的“第三次浪潮”。
清华大学计算机系杨广文认为,当前,我国信息化建设正在各行各业全面推进,如何有效地解决资源合理均衡使用问题以避免资源浪费现象,解决信息孤岛难题以促进信息交流和共享,以及解决开发难度高、运行成本高等难题,网格无疑是行之有效的新技术。同时,网格作为新一代信息基础设施,凭借着其固有的资源共享和协同工作能力,不仅可以实现资源的最大化共享和应用,更能降低应用门槛和运行成本,加速我国信息化步伐。
“十五”期间,国家863计划信息领域设立“高性能计算机及其核心软件”重大专项,支持建设中国国家网格,在高性能计算机、网格软件、网格环境和应用等方面开展了一系列创新性研究。成功研制出两台面向网格的高性能计算机:峰值性能每秒11.2万亿次浮点运算的曙光4000A和峰值性能每秒5.3万亿次浮点运算的联想深腾6800,其性能达到国际先进水平。研制出一套支持网格运行和网格应用开发的网格软件,构建了支持网格研究和网格应用的网格试验床———中国国家网格。
中国国家网格现有8个计算节点,遍布全国6大城市,分别是中国科学院计算机网络信息中心、上海超级计算中心、清华大学、北京应用物理与计算数学研究所、国防科技大学、中国科技大学、西安交通大学、香港大学等节点,总计算能力达到18万亿次,存储能力达到200TB。
中国国家网格专项于今年1月18日顺利通过验收和成果鉴定,专家们对国家网格环境建设和应用所取得的成绩给予高度评价,认为其成果在总体上进入了国际领先行列,在网格软件开发、网格应用中具有独创性,希望国家网格加快产品化进程,完善应用,为我国的信息化建设提供强大的平台与技术。
把聚合的资源“管”起来
网格是一个计算资源共享、数据共享以及协同工作的环境,要保证网格的正常运行和维护必须把网格“管”起来。去年12月21日,科技部部长徐冠华、中国科学院副院长施尔畏和英国政府首席科学顾问大卫?金爵士等为中国国家网格运行管理中心揭牌,中国国家网格正式开通。
中国国家网格运行管理中心是国家网格日常运行管理和技术支持的机构,负责资源的配置、管理和调度,保证国家网格的高效运行,推动网格在中国的应用与发展。至此,中国国家网格的8个节点全部与运行中心连通,已经注册的网格用户可以随时申请使用网格资源,包括查看网格资源、填加资源、查看监控信息、提交作业、查看作业情况等。
为确保中国国家网格健康、稳定、持续发展,国家网格专门成立了由科技部直接负责的领导小组,对国家网格的建设、运行管理与服务进行政策性的规范和指导;还成立了“中国国家网格运行中心专家指导委员会”,制定和颁布了完善的管理办法和组织条例,对国家网格的组织结构、国家网格成员的权利和义务、国家网格使用规范、国家网格知识产权管理及使用原则等做了明确的规定。
据中国国家网格运行管理中心主任迟学斌介绍,中国国家网格已经在支持科学研究、资源环境、制造业和服务业等11个行业应用,具体包括资源环境网格、航空制造网格、气象网格、科学数据网格、新药研发网格、森林资源与林业生态工程网格、生物信息网格、教育网格、城市交通信息服务网格、仿真应用网格、油气地震勘探应用网格等。
同时,中国国家网格拥有一些自主开发的和国际通用的商业软件,为科学研究、资源环境、制造业和服务业等领域的广大用户提供了大量的可用软件资源。另外,中国国家网格还开发研制中国国家网格在线服务系统,发布网格建设与应用中的最新消息,组织网格相关培训等,为网格研究和网格应用各类人员提供完备的资料信息。
目前,部分行业应用系统如地质调查、气象预报、新药研发等已达到准生产运行水平,取得了诸如多次及时准确成功预测国内外地震、率先为国际《政府间气候变化委员会第四次评估报告》提交气候预测计算结果、在国际顶尖级学术期刊《science》上发表了科学研究论文等一系列重要应用成果。
前不久,中国国家网格成功为在法国召开的国际网格大赛提供了网格设施服务,在网格计算能力的支持与服务方面,引起了国际同行的广泛关注。
加快网格环境建设
在中国科学院主节点上,已经有160多个用户使用该网格节点的计算资源。6月12日,记者在中国科学院看到,高性能计算机正在处理的作业有80件,还有376件在排队等待。据迟学斌介绍,尽管超级计算机24小时运转着,但还是有上百个用户作业需要排队等待。
对于造成这种现象的原因,他分析说,目前国家网格的计算能力只有18万亿次,明显不能满足用户的巨大需求。另外,软件资源还不够丰富,很多应用不能够高效率地完成。
针对这种现状,迟学斌表示,“十一五”期间,将重点提高计算能力,大力开发软件,积极推进应用。据介绍,从2005年11月开始,中国国家网格已经融入国家科技基础条件平台的建设中。到2008年年底,预计建成由15个节点构成的网络计算环境,为网上用户提供计算服务;建设两台百万亿次的高性能计算机,平台总计算能力达到200万亿次以上,共享存储能力达到400TB以上;选择对国家发展具有重要意义的重大应用问题,支撑领域应用系统开发,提供60个以上的高性能软件,实现高性能计算应用资源的整合、集成、完善、共享和提高,实现异构资源的有效集成和共享,保证环境的高效运行和优质服务。
■专项备忘
中国国家网格(ChinaNationalGrid,简称CNGrid)是国家“十五”863计划“高性能计算机及其核心软件”重大专项支持建设的网格示范平台,它是聚合了高性能计算和事务处理能力的新一代信息基础设施试验床,以技术创新推动国家信息化建设及相关产业的发展。
从资源和服务功能层面看,中国国家网格环境包括硬件资源、软件资源和信息与数据资源。基于这些资源,可以为用户提供强大的高性能计算、海量数据存储与处理能力和信息服务功能。
从建设规划和实施步骤方面看,中国国家网格建设分为基础环境建设、网格环境集成与应用部署、应用推进与环境功能完善等几个阶段。从2002年年底起至2004年,中国国家网格主要开展软硬件基础环境和设施的建设与开发,突出的成就包括研制成功5万亿次的深腾6800,以及11万亿次的曙光4000A超级计算机系统,并投入使用;开发完成网格软件GOS1.0版,部分应用软件的研制与开发,以及行业应用网格的开发。
2004年下半年,中国国家网格进入网格环境集成与应用部署阶段,完成中国国家网格所有计算节点的连通,以及所有应用节点的资源链接。从2005年年初起,中国国家网格步入推进应用与完善环境的新阶段,其任务重点在如何支持和促进网格应用。
中国国家网格环境采用了多种技术,包括网格监控技术、网格安全技术等,并结合网格系统的资源组织与管理技术,面向整个网格和应用提供全网格的信息查询、任务调度、作业管理等服务,实现资源监控与管理、任务调度以及高可用性。